본 논문에서는 대전력 증폭기의 비선형 전달 특성을 나타내는 Carrier Complex Power Series를 유도하였고, 이 전달함수를 이용하여 대전력 증폭기를 선형화하기 위한 전치 왜곡기의 비선형 전달 특성을 유도하고 구현하였다. 측정 시료로 제작된 IMT-2000 기지국 송신 대역 대전력 증폭기의 이득은 34.6 dB이고 P$_{1dB}$가 35.4 dBm이다. Inverse Carrier Complex Power Series를 이용한 전치 왜곡기를 제작하고, 대전력 증폭기에 부착하여 주파수가 각각 2.1375 GHz와 2.1425 GHz($\Delta$f=5 MHz)인 2-tone 신호의 출력이 25.43 dBm/tone일 때 17 dB의 개선 특성을 얻었다.다.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제1권2호
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pp.146-155
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2001
This paper describes the improvement in performance of power amplifiers by Defected Ground Structure (DGS) for several operating classes. Due to its excellent capability of harmonic rejection, DGS plays a threat role in improving the main performance of power amplifiers such as output power, power added efficiency, harmonic rejection, and intermodulation distortion (IMD3). In order to verify the improvement in performance of power amplifiers by DGS, measured data for a 30 Watts power amplifier with and without DGS attached under several operating classes are illustrated and compared. The principle of the performance improvement is described with simple Volterra nonlinear transfer functions. Also, the measured performance far two cases, i.e. with and without DGS, and the quantities of improvement fur the various operating classes are compared and discussed.
본 논문에서는 광대역 (400 MHz~2000 MHz) 2단 증폭단을 설계, 제작 및 측정하였다. 제안한 증폭단은 새로운 구조의 이득제어 방식을 적용하여 고이득, 저잡음지수 및 높은 선형성 특성을 구현하였다. 증폭단은 공통 에미터 구조의 초단 증폭기 및 캐스코드 구조의 가변이득 증폭기. 입력신호의 크기를 감지하는 전력감지회로로 구성하였다. 제안한 증폭단은 설계 대역에서 전체이득 29 dB~37 dB, 잡음지수 1.5 dB을 나타내었고, 강전계 입력 조건에서 전력감지회로에서 발생되는 제어전압 2.0V인 조건에서 3차 상호변조 왜곡 신호의 크기는 측정 장비의 잡음레벨 보다 낮은 특성을 나타내어 높은 선형성 특성을 나타내었다.
Vertical nanowire SGFETs(Surrounding Gate Field Effect Transistors) provide full gate control over the channel to eliminate short channel effects. This paper presents design and characterization of a differential pair amplifier using NMOS and PMOS SGFETs with a 10nm channel length and a 2nm channel radius. The amplifier dissipates $5{\mu}W$ power and provides 5THz bandwidth with a voltage gain of 16, a linear output voltage swing of 0.5V, and a distortion better than 3% from a 1.8V power supply and a 20aF capacitive load. The 2nd and 3rd order harmonic distortions of the amplifier are -40dBm and -52dBm, respectively, and the 3rd order intermodulation is -24dBm for a two-tone input signal with 10mV amplitude and 10GHz frequency spacing. All these parameters indicate that vertical nanowire surrounding gate transistors are promising candidates for the next generation high speed analog and VLSI technologies.
전력증폭기의 비선형성에 의해 채널간의 상호 변조 왜곡성분이 주로 발생하는 CDMA 시스템에서는 선형 전력증폭기가 요구된다. 본 논문에서는 평형 MESFET 전치왜곡 선형화기가 추가된 형태의 선형전력증폭기를 통한 선형화 방법을 제안하였다. 제안된 선형화기는 한국 PCS주파수 대역에서 G1dB가 12.1dB이고 P1dB가 30dBm인 A급 전력증폭기에 연결하여 시뮬레이션 하였다. 종단전력증폭기에 1850 MHz와 1851.23 MHz의 2-tone 신호를 인가한 결과 3차 혼변조가 약 22dB 개선되었다.
본 논문은 일반적으로 고효율 특성을 가지고 있는 class-F 전력 증폭기의 출력 단에서 기생되는 2차 고조파 성분을 제거함으로 3차 IMD (Intermodulation distortion) 특성을 개선하였다. class-F 전력 증폭기의 경우 과부동 특성으로 인해 고효율을 얻을 수 있으나 선형성 측면에서는 많은 단점을 가지고 있다. 따라서 본 논문은 특별한 선형화 기술을 적용하지 않고 CMRC 구조를 적용하여 2차 고조파를 제거하여 선형성을 나타내는 U 특성을 개선하였다. CMRC 구조의 경우 광대역 저지대역 특성을 가지고 있으며 PBG 구조 보다 작은 크기로 더 좋은 특성을 얻을 수 있다.
We have designed and fabricated a linear drive amplifier with a novel intermodulation distortion(IMD) canceller using $0.18{\mu}m$ CMOS process. The drive amplifier with IMD canceller is composed of a cascode main amplifier and an additional common-source IMD canceller. Since the IMD canceller generates IM3($3^{rd}$-order imtermodulation) signal with $180^{\circ}$ phase difference against the IM3 of the cascode main amplifier, the IM3 power is drastically eliminated. As of the measurement results, $OP_{1dB}$, $OIP_3$, and power-add efficiency are 5.5 dBm, 15.5 dBm, and 21%, respectively. Those are 5 dB, 6 dB, and 13.5% enhanced values compared to a conventional cascode drive amplifier. The IMD3 of the drive amplifier with IMD canceller is enhanced more than 10 dB compared to that of the conventional cascode drive amplifier for input power ranges from -22 to -14 dBm.
전력증폭기의 비선형성에 의해 채널간의 상호 변조 왜곡성분이 주로 발생하는 CDMA 시스템에서는 선형 전력증폭기가 요구된다. 본 논문에서는 평형 MESFET 전치왜곡 선형화기가 추가된 형태의 선형 전력증폭기를 통한 선형화 방법을 제안하였다. 제안된 선형화기는 한국 PCS주파수 대역에서 G1㏈가 12.1㏈이고 P1㏈가 30㏈m인 A급 전력증폭기에 연결하여 시뮬레이션 하였다. 종단전력증폭기에 1850MHz와 1851.23MHz의 2-tone 신호를 인가한 결과 3차 혼변조가 약 22㏈ 개선되었다.
본 논문에서는 주파수 체배기를 이용하여 2차, 3차 고조파 신호를 발생시켜 3차, 5차 혼변조 왜곡성분을 개별적으로 선형화 하는 새로운 구조의 전치왜곡 선형화기를 제안하였다. 이 구조는 2체배기를 이용하는 3차 혼변조왜곡신호 제어부와 3체배기를 이용하여 5차 혼변조 왜곡신호 제어부를 포함하여 출력신호들의 합성 및 격리를 위한 Wilkinson 전력합성기로 구성되었다. 제안된 개별차수 조정 전치왜곡 선형화기는 870∼880 MHz대역에서 3차 혼변조 왜곡특성은 약 -l6dB와 5차 혼변조 왜곡특성은 약 -l8dB의 개선효과를 얻었으며 출력전력은 34 dBm/tone이었다.
본 논문은 시분할 송수신 시스템에 사용될 수 있는 새로운 구조의 스위칭회로를 제안한다. 기존의 시분할 송수신 시스템에 사용되는 스위칭 회로의 경우 안테나, 송신단 그리고 수신단을 서큘레이터로 각 단자를 분리하였다. 이러한 기존의 방법은 서큘레이터 사용으로 인하여 회로전체의 가격을 증가시키는 원인이 되며, 원치 않는 상호 변복조 성분이 만들어져 전체 시스템의 악화로 이어지게 된다. 본 논문에서 제안하는 회로는 비선형 소자인 서큘레이터를 사용하지 않고 기본적인 가지선로 결합기의 한 쪽 선로를 결합선로로 등가 모델링하여 응용한 회로이다. 이 회로는 등가 모델링 된 결합선로의 격리 포트를 개방/단락의 종단조건을 이용하여 신호의 흐름을 제어하는 새로운 구조의 스위칭회로이다. 본 논문에서는 제시한 설계법의 타당성을 검증하기 위하여 Wibro 서비스 주파수대역인 2.3GHz에서 제작 및 측정하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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